Научная статья на тему 'КОНСТРУИРОВАНИЕ IN VITRO РЕКОМБИНАНТНЫХ ШТАММОВ-ДЕСТРУКТОРОВ СИМАЗИНА'

КОНСТРУИРОВАНИЕ IN VITRO РЕКОМБИНАНТНЫХ ШТАММОВ-ДЕСТРУКТОРОВ СИМАЗИНА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
41
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
HERBASPIRILLUM / СИМАЗИН / БИОДЕГРАДАЦИЯ / SMZ ГЕНЫ / SIMAZINE / BIODEGRADATION / SMZ GENES

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Яцевич К.К., Бажанов Д.П.

Исследована экспрессия генов катаболизма симазина бактерии Herbaspirillum huttiense B601 в клетках E. coli. Продемонстрирована конститутивная экспрессия гена симазинхлоргидролазы с собственного промотора в клетках гетерологичных хозяев. На основе хозяйственно-ценных бактерий сконструированы in vitro рекомбинантные штаммы-деструкторы симазина Burkholderia sp. 418-smzA и Herbaspirillum frisingense В416-smzA. Придание указанным штаммам способности к дехлорированию симазина расширяет спектр их полезных свойств, что дает возможность их применять на загрязненных симм-триазинами почвах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Яцевич К.К., Бажанов Д.П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DESIGNING IN VITRO OF RECOMBINANT STRAINS-DESTRUCTORS BY SIMAZINE

Expression of simazine catabolic genes from Herbaspirillum huttiense B601 in cells of E. coli was investigated. Constitutive expression of simazine chlorohydrolase gene from native promoter in cells of heterologous hosts was shown. On basis of economical valuable bacteria, recombinant strains-destructors by simazine Burkholderia sp. 418-smzA и Herbaspirillum frisingense В416-smzA have been designed in vitro . The attachment of capability of simazine dechlorinating to strains 418 and В416 extends the range of their useful features, affording an opportunity of their using for purification of s-triazine contaminated soils.

Текст научной работы на тему «КОНСТРУИРОВАНИЕ IN VITRO РЕКОМБИНАНТНЫХ ШТАММОВ-ДЕСТРУКТОРОВ СИМАЗИНА»

К.К. Яцевич, Д.П. Бажанов

КОНСТРУИРОВАНИЕ IN VITRO РЕКОМБИНАНТНЫХ ШТАММОВ-

ДЕСТРУКТОРОВ СИМАЗИНА

ГНУ «Институт генетики и цитологии НАН Беларуси» Республика Беларусь, 220027, г. Минск, ул. Академическая, 27

Введение

Широкое применение хлорированных симм-триазинов (симазин, атразин, пропазин) в качестве эффективных средств борьбы с сорняками в практике интенсивного земледелия привело к накоплению их в обрабатываемых почвах, затруднив или сделав невозможным чередование культур [1]. Эти соединения крайне медленно разлагаются естественными сообществами микроорганизмов. Поэтому проблема восстановления загрязненных симм-триазинами почв остается актуальной и в настоящее время. Перспективным подходом для очистки загрязненных почв представляется применение биопрепаратов на основе микроорганизмов, осуществляющих минерализацию симм-триазинов. Для этих целей возможно также использование рекомбинантных штаммов-деструкторов [2].

Ранее из ризосферы кукурузы была изолирована бактерия Herbaspirillum huttiense В601, способная к деградации симм-триазиновых гербицидов благодаря присутствию генов smzA, -B и -C, локализованных на крупной плазмиде и гомологичных соответственно генам atzА, -В, и -С из Pseudomonas sp. ADP [3]. Известно, что плазмида утилизации атразина бактерии Pseudomonas sp. ADP легко перено-

сится и экспрессируется в E.coli [4], а ключевые гены его деградации у различных бактерий обладают высокой степенью сходства [5]. Гены smzA, -B и -C при конъюгации передаются из штамма Herbaspirillum huttiense В601 в его Smz- производные как за счет мобилизации второй резидентной плазмидой меньшего размера, так и с помощью плазмиды pSa [6, 7]. Тем не менее, конъюгационный перенос способности утилизовать симазин из H. huttiense В601 в неродственные грамотрицательные бактерии оказался затруднительным [8]. В ходе сравнительного анализа нуклеотидных последовательностей установлена высокая степень сходства структурных областей smz и atz генов и выявлены существенные различия между промоторными областями генов smzB и atzB [9]. Скорее всего, именно особенности функционирования регуляторной области гена smzB затруднили его экспрессию в неродственных штамму H. huttiense В601 хозяевах и привели к невозможности утилизировать симазин при переносе in vivo.

Целью данной работы было получение in vitro рекомбинантных штаммов-деструкторов симазина и исследование экспрессии smz генов такими бактериями.

Материалы и методы

В работе использовали штаммы бактерий: E.coli DH5a, E.coli C600, несущий плазми-ду pRK600, Herbaspirillum huttiense В601, Herbaspirillum frisingense B416, Burkholderia sp. 418; плазмиды: pCB182 (Apr) для клонирования промоторов в клетках E. coli [10], pBluescript II KS (+) (Apr) для клонирования фрагментов ДНК в клетках E. coli [11], са-моэлиминирущийся вектор pUT-Km1 (Apr, Kmr) для клонирования последовательностей в пределах транспозона Tn5 и включения гибридной конструкции в хромосому различных

грамотрицательных бактерий [12]. Использованные в работе праймеры представлены в табл. 1.

Культуры E.coli выращивали в среде L (трип-тон - 10 г/л, дрожжевой экстракт - 5 г/л, NaCl -5 г/л) при 37 °С. Культуры Herbaspirillum spp., Burkholderia sp. выращивали в среде TY (трип-тон - 10 г/л, дрожжевой экстракт - 1 г/л, CaCl2 -0,2 г/л) или среде Г (глюкоза - 4 г/л, глютаминовая кислота - 50 мг/л, KH2PO4 - 0,5 г/л, MgSO4 -0,2 г/л, NaCl - 0,2 г/л, CaCl2 - 0,02 г/л, Fe-ЭДТА -0,066 г/л, Na2MoO4 - 0,002 г/л, H3BO3 - 0,03 г/л,

ZnSO4•7H2O - 0,022 г/л, СоЗО^7Н2О - 0,014 г/л, при 28 °С. Для получения твердых сред исполь-CuSO4•5H2O - 0,001 г/л, МпС12-4Н20 - 0,0008 г/л) зовали бактериологический агар Difco (15 г/л).

Таблица 1

Характеристика использованных в работе праймеров

Праймер Название праймера Оптимальная T, °С

ProAf 5' TTGAACTCGGGGAACTTCTTGA 3' 55

ProAr 5' GATATGTATCCAATAGTGTGTTACACGT 3' 55

atzAfull-f 5' TGGAGACATATCATGCAAACGC 3' 55

atzAfull-r 5' AGCAACGGCGTCATTTCCTAG 3' 55

PROsmzBf_l 5' GCATGTACGCCTTGCGCAT 3' 60

ProBr 5' GGTGGTTGCTCCCGTCGAATC 3' 60

pCB182f 5' GCAGAACGAAACCGTCG 3' 55

pCB182r 5' CCTTTCATTATTAATACCCTCTAGC 3' 55

ERIC2 5' AAGTAAGTGACTGGGGTGAGCG 3' 51

Культуры E.coli выращивали в среде L (трип-тон - 10 г/л, дрожжевой экстракт - 5 г/л, №С1 -5 г/л) при 37 °С. Культуры Herbaspirillum spp., Burkholderia sp. выращивали в среде TY (трип-тон - 10 г/л, дрожжевой экстракт - 1 г/л, СаС12 -0,2 г/л) или среде Г (глюкоза - 4 г/л, глютаминовая кислота - 50 мг/л, КН2Р04 - 0,5 г/л, MgSO4 -0,2 г/л, №С1 - 0,2 г/л, СаС12 - 0,02 г/л, Fe-ЭДТА -0,066 г/л, №2Мо04 - 0,002г/л, Н3ВО3 - 0,03 г/л, ZnSO4•7H2O - 0,022 г/л, СоЗО^^О - 0,014 г/л, ^О45Н2О - 0,001 г/л, МпС12-4Н20 - 0,0008 г/л) при 28 °С. Для получения твердых сред использовали бактериологический агар Difco (15 г/л).

Исследование дехлорирования симазина штаммами E.coli проводили в среде следующего состава: глюкоза - 4 г/л, Ш2НРО4 - 6 г/л, КН2РО4 - 3 г/л, №4)2ЗО4 - 12,3 г/л, MgSO4 -0,12 г/л, триптон - 0,1 г/л, дрожжевой экстракт - 0,01 г/л, симазин - 1 г/л, а для штаммов Herbaspirillum spp. и Burkholderia sp. использовали среду состава: глюкоза - 4 г/л, глютами-новая кислота - 50 мг/л, К2НРО4 - 0,5 г/л, Mg-ЗО4 - 0,2 г/л, СаЗО4 - 0,02 г/л, триптон - 0,1 г/л, дрожжевой экстракт - 0,01 г/л, симазин - 1 г/л.

Наработку фрагментов с smz генами из Нег-baspirillum huttiense В601 осуществляли с помощью ПЦР с использованием праймеров, перечисленных в табл. 1. С помощью ПЦР-анализа с использованием праймеров pCB182f и рС-В182г обнаруживали наличие рекомбинантных плазмид в клетках трансформантов при клонировании промоторных участков smz генов из Herbaspirillum huttiense В601 в вектор рСВ182.

Реакционная смесь (30 мкл) содержала 3 мкл 10Х буфера (Диалат Ltd., Россия), 200 мкМ каждого дезоксирибонуклеозидтрифосфата, по 60 пкмолей каждого из пары праймеров, 1 единицу BioTaq-полимеразы (Диалат Ltd., Россия), 100 нг общей ДНК или 1мкл лизата клеток в качестве матрицы.

ПЦР проводили в термоциклере MJ MiniTM (Bio-Rad) по схеме: первоначальное инкубирование реакционной смеси при 95 °С в течение 4 мин; затем 30 циклов, состоящих из инкубаций: 95 °С - 30 с, отжиг при оптимальной температуре для праймеров - 30 с, 72 °С - 2 мин; и завершающее инкубирование смеси при 72 °С в течение 10 мин. Продукты ПЦР анализировали с помощью электрофореза в 1,2%-ном агарозном геле.

Генетическое типирование бактерий осуществляли с помощью ERIC-ПЦР, придерживаясь ранее изложенной нами методики [13].

Плазмидную ДНК из бактерий E. coli выделяли методом щелочного лизиса [14]. Рестрикцию плазмидной ДНК, довешивание T-концов, обработку полимеразой T4, фосфатазой и последующее лигирование фрагментов осуществляли в условиях, рекомендуемых фирмой-изготовителем ферментов MBI Fermentas (Литва). Трансформацию бактерий E. coli проводили согласно рекомендациям, приведенным в руководстве J. Sambrook et al. [15].

Трехродительские скрещивания проводили на твердой среде TY в соответствии с ранее приведенной методикой [16]. Для отбора трансконъюгантов полученную суспензию и

ее последовательные разведения высевали на селективную среду Г с добавлением канами-цина (Кт) - 30 мкг/мл.

Продукт трансформации симазина бактериальными культурами определяли с помощью высокоэффективной жидкостной хромато-масс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС). Непосредственно ВЭЖХ-МС анализ выполняли сотрудники НИЛ физико-химических методов исследований Белорусского государственного технологического университета. Подготовка проб для ВЭЖХ-МС анализа проводилась нами. Питательную жидкую TY среду объемом 0,3 мл с концентрацией симазина 1 г/л инокулировали свежей тестируемой суточной культурой в соотношении 1:100 и инкубировали в термостате при 28 °С в течение 5 дней. После окончания инкубирования культур высушивали культуральную жидкость с клетками досуха. Сухой остаток подвергали экстракции этиловым спиртом объемом 2 мл в течении ночи. После спиртовой экстракции образцы центрифугировали 10 мин при 8000 об/

мин и отбирали по 1 мл супернатанта в новую пробирку. Спиртовой экстракт высушивали досуха и отдавали на ВЭЖХ-МС анализ.

Для исследования дехлорирования симазина бактериальными штаммами ночные культуры бактерий инокулировали в соотношении 1:100 в свежие жидкие среды и инкубировали в течение 7 дней при 28 °С. Пробы культуральной жидкости объемом 20 мл отбирали через каждые сутки с соблюдением правил асептики. Перед проведением измерения клетки отделяли от культу-ральной жидкости центрифугированием при 8000 об/мин в течение 5 мин. Затем проводили измерения величины электродвижущей силы (ЭДС) культуральной жидкости на ионометре ЭВ-74, оснащенном хлорселективным электродом. Для построения калибровочного графика готовили стандартные растворы KCl с концентрациями в моль/ кг H2O: 3-10"4, 5-10"4, Ы0"3, 1 • 10-2, 1 • 10-1, 1,0. График зависимости значений потенциометра от концентрации Cl-ионов был линейным во всем интервале концентраций.

Результаты и обсуждение

На первом этапе работы изучали промотор- На втором этапе работы выясняли влияние ную активность вышележащих участков ге- промоторных областей на экспрессию smzA нов smzA и smzB из бактерии Herbaspirillum гена в неродственных бактериях путем иссле-huttiense B601 в клетках E. шli. С этой целью дования активности считывания данного гена получили серию генетических конструкций с индуцибельного промотора лактозного опе-на основе вектора pCB182, где вышележащие рона Plac и с собственного промотора в клет-фрагменты открытых рамок считывания ге- ках E. coli. С этой целью была получена серия нов smzA и smzB были клонированы по сайту генетических конструкций на основе вектора SmaI перед репортерным геном lacZ. Для этого pBluescript II KS(+), где полноразмерный ген амплификаты, полученные с использованием smzA штамма H. huttiense B601 в клетках E.coli праймеров ProAf и ProAr (240 п.о.), ProBf_l DH5a считывался с собственного промотора и ProBr (398 п.о.) и геномной ДНК штамма либо с индуцибельного промотора лактозно-H. huttiense В601, лигировали с линеаризо- го оперона P Для этого амплификаты, полуванным рестриктазой SmaI вектором pCB182, ченные с использованием праймеров ProAf и к которому с помощью Taq-полимеразы бы- atzAfull-r (1665 п.о.) или atzAfull-f и atzAfull-r ли довешены тиминовые концы. С помощью (1425 п.о.) и геномной ДНК штамма H. huttiense сине-белого теста в клетках E. coli DH5a бы- В601, лигировали с линеаризованным рестрик-ла продемонстрирована промоторная актив- тазой EcoRv вектором pBluescript II KS(+), к ность только для вышележащего фрагмента которому с помощью Taq-полимеразы были открытой рамки считывания гена smzA штамма довешены тиминовые концы. Полученные ре-H. huttiense B601, но не для соответствующего комбинантные плазмиды были обозначены как участка гена smzB. Скорее всего, именно осо- pBl-Afull-F (вставка полноразмерной открытой бенности функционирования регуляторной об- рамки считывания гена smzA штамма H. hut-ласти гена smzB затруднили его экспрессию в tiense В601 в прямой ориентации к промотору неродственных штамму H. huttiense B601 бак- лактозного оперона P), pBl-Afull-R (вставка териях и привели к невозможности утилизиро- полноразмерной открытой рамки считывания вать симазин при конъюгационном переносе. гена smzA штамма H. huttiense В601 в обратной

ориентации к промотору лактозного оперона Р1ас), рВ1-РшАШ1-Р (вставка полноразмерного гена smzA с собственным промотором штамма H. huttiense В601 в прямой ориентации к промотору лактозного оперона Р) и рВ1-РгоА&11-К (вставка полноразмерного гена smzA с собственным промотором штамма H. huttiense В601 в обратной ориентации к промотору лактозного оперона Р1ас). Клоны, несущие рекомбинантные плазмиды, были реплицированы на TY среды с симазином (2 г/л) с отсутствием или добавлением изопропил-Р^-1 -тиогалактопиранозида

(ИПТГ) для индукции экспрессии трансгена с промотора Р и ее визуализации (рис. 1). Проявление Smz+ фенотипа у трансформантов E.coli DH5a, несущих гибридные плазмиды рВ1-АМ-^ рВ1-РгоАМ-Р и рВ1-РгоАМ-К, наблюдали на 4-5 день инкубации. Особенностью фенотипического проявления активности гена smzA было просветление среды с образованием непрозрачной зоны под Smz+ колониями за счет накопления гидроксисимазина, образуемого в ходе реакции гидролитического дехлорирования симазина (рис. 1).

плазмида pBl-ProAfull-R без добавления ИПТГ плазмида pBl-ProAfull-R с добавлением ИПТГ плазмида pBl-ProAfull-F без добавления ИПТГ

плазмида рВ1-РгоАШ1^ с добавлением ИПТГ плазмида рВ1-РгоАШ1^ без добавления ИПТГ

плазмида рВ1-РгоАШ1^ с добавлением ИПТГ плазмида рВ1-РгоАШ1^ без добавления ИПТГ плазмида рВ1-РгоАШ1^ с добавлением ИПТГ

Рис. 1. Экспрессия гена smzA из Herbaspirillum huttiense B601 с различных промоторов в клетках E. coli: а - реплики клонов трансформантов E.coli DH5a, несущих гибридные плазмиды на основе вектора pBluescript II KS(+), пятый день инкубации; б - те же реплики клонов трансформантов E.coli DH5a, что и в столбце а,

но с удаленной биомассой бактерий

Как и ожидалось, экспрессия гена smzA с собственного промотора в клетках E.coli DH5a наблюдалась независимо от наличия или отсутствия ИПТГ в среде и ориентации клонированной последовательности по отношению к промотору Р1ас (рис. 1).

В результате исследования хлорогидролаз-ной активности показано, что конститутивная экспрессия гена smzA с собственного промотора в клетках E.coli DH5a идет на уровне не ниже такового, обеспечивающегося промотором Р1ас после его индукции ИПТГ (табл. 2).

Таблица 2

Динамика дехлорирования симазина

Вариант День

0 3 5 7

Среда без инокуляции Высвобождение ионов С1-, ммоль/л 0 0 0 0

% трансформации симазина 0 0 0 0

Herbaspirillum huttiense B601 Высвобождение ионов С1-, ммоль/л 0 1,58±0,05 2,22±0,05 2,36±0,05

% трансформации симазина 0 31,9±1 44,8±1 47,7±1

E.coli pBluescript II KS+ Высвобождение ионов С1-, ммоль/л 0 0 0 0

% трансформации симазина 0 0 0 0

E.coli pBl-Afull-F (с добавлением ИПТГ) Высвобождение ионов С1-, ммоль/л 0 1,16±0,05 1,16±0,05 1,16±0,05

% трансформации симазина 0 23,4±1 23,4±1 23,4±1

Продолжение табл. 1

Вариант Д ень

0 3 5 7

E.coli pBl-ProAfull-F (без добавления ИПТГ) Высвобождение ионов Cl-, ммоль/л 0 1,82±0,05 2,22±0,05 2,22±0,05

% трансформации симазина 0 36,8±1 44,8±1 44,8±1

E.coli pUT-Km1 Высвобождение ионов Cl-, ммоль/л 0 0 0 0

% трансформации симазина 0 0 0 0

E.coli pUT-smzA Высвобождение ионов Cl-, ммоль/л 0 2,22±0,05 2,51±0,05 2,51±0,05

% трансформации симазина 0 44,8±1 50,7±1 50,7±1

Herbaspirillum frisingense B416 Высвобождение ионов Cl-, ммоль/л 0 0 0 0

% трансформации симазина 0 0 0 0

Herbaspirillum frisingense B416-smzA Высвобождение ионов Cl-, ммоль/л 0 2,08±0,05 2,08±0,05 2,22±0,05

% трансформации симазина 0 42±1 42±1 44,8±1

Burkholderia sp. 418 Высвобождение ионов Cl-, ммоль/л 0 0 0 0

% трансформации симазина 0 0 0 0

Burkholderia sp.418-smzA Высвобождение ионов Cl-, ммоль/л 0 1,26±0,05 2,36±0,05 2,51±0,05

% трансформации симазина 0 25,5±1 47,7±1 50,7±1

Для переноса в биотехнологически ценные штаммы Burkholderia sp. 418 и Herbaspirillum frisingense B416 способности трансформировать симазин была сконструирована самоэлиминирующаяся плазмида pUT-smzA, где ген smzA из H. huttiense B601, находящийся под контролем собственного промотора, был клонирован по сайту NotI вектора pUT-Km 1 в состав транспозо-на Tn5. Перенос гена хлорогидролазы симазина в штаммы Burkholderia sp. 418 и Herbaspirillum

frisingense B416 осуществляли методом трехро-дительских скрещиваний, используя в качестве «помощника» штамм E.coli С600, несущий плаз-миду pRK600. Культуры Kmr трансконъюгантов Burkholderia sp. 418 и Herbaspirillum frisingense В416 были реплицированы на поверхность TY агара с симазином (2 г/л). Под всеми реплици-рованными клонами трансконъюгантов обнаруживали зоны просветления среды в результате трансформации симазина (рис. 2).

г«' J ***• »i. /

1 А Б A Б J

Burkholderia sp. 418 Smz+ производный

Burkholderia sp. 418

V>

1 А Б 1 A Б

Herbaspirillumfrisingense В416 Smz+ проюводный

Herbaspirillum frisingense В416

Рис. 2. Экспрессия гена smzA из Herbaspirillum huttiense B601 в клетках Smz+ производных Burkholderia sp. 418 и Herbaspirillum frisingense В416: а - реплики клонов на агаризованной среде TY с симазином, пятый день инкубации; б - те же реплики клонов, что и в столбце а, но с удаленной биомассой бактерий

Для подтверждения наличия в геноме Smz+ трансконъюгантов Burkholderia sp. 418 и Her-baspirillum frisingense В416 гена симазинхлор-

гидролазы (smzA) из Herbaspirillum huttiense B601 использовали геноспецифичную ПЦР с праймерами ProAf и atzAfull-r. (рис. 3а).

Рис. 3. ПЦР-анализ Smz+ производных Burkholderia sp. 418 и Herbaspirillum frisingense В416: а - электрофоре-грамма продуктов амплификации с праймерами ProAf и atzAfull-r; б - генотипирование с помощью Rep-ПЦР

с использованием праймера ERIC2. Дорожки: 1 - штамм Burkholderia sp. 418; 2-3 - Smz+ производные Burkholderia sp. 418; 4 - штамм Herbaspirillum frisingense В416; 5-6 - Smz+ производные Herbaspirillum frisingense В416; М - маркер молекулярной массы Gene Ruler™ 100 bp Plus DNA Ladder (Fermentas); К - контроль без добавления матрицы

Для всех протестированных Smz+ клонов было характерно появление на электрофоре-грамме специфического фрагмента длиной 1665 п.о., что свидетельствовало о присутствии целевого трансгена в геноме Smz+ трансконъюгантов ВтШо^па sp. 418 и Herbaspirillum frismgeme В416 (рис. 3а). Генотипирование с помощью праймера ЕЫС2 Smz+ трансконъюгантов Burkholderia sp. 418 и Herbaspirillum frisingense В416 подтвердило соответствующую родовую принадлежность отобранных Smz+ клонов (рис. 3б). Полученные Smz+ производные штаммов Burkholderia sp. 418 и Нег-baspirillum frisingense В416 были обозначены как Вт^о^та sp. 418-smzA и Herbaspirillum frisingense В416-smzA, соответственно.

При росте культур ВигШо^па sp. 418-smzA и Herbaspirillum frisingense В416-smzA в TY среде без селективного давления (отсутствовал симазин и канамицин) сохранялась 100% наследуемость способности к трансформации симазина и через 20 пассажей.

С помощью хромато-масс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС) подтвердили образование ги-

дроксисимазина при трансформации симазина рекомбинантными штаммами Burkholderia sp. 418-smzA и Herbaspirillum frisingense В416-smzA (рис. 4).

В результате исследования хлорогидролаз-ной активности показано, что рекомбинант-ные штаммы Burkholderia sp. 418-smzA и Herbaspirillum frisingense B416-smzA, как и бактерия Herbaspirillum huttiense В601, трансформируют до 50% содержащегося в среде симазина в течении 5 суток (табл. 2).

Известно, что штаммы Herbaspirillum fris-ingense В416 и Вт^о^На sp. 418 обладают способностью к конкурентному заселению корней различных сельскохозяйственных культур, низкотемпературной фиксации молекулярного азота и стимуляции роста растений. Перенос гена smzA из Herbaspirillum huttiense В601в штаммы ВигШо^па sp. 418 и Herbaspirillum frismgeme В416 определяет у них новое свойство - способность трансформировать симазин в менее токсичный продукт, что позволяет использовать данные штаммы для биоремедиации загрязненных симм-триазинами почв.

Рис. 4. Хроматограммы экстрактов культуральной среды после 5 дней инкубации штаммов: а - E.coli pUT-smzA; б - Burkholderia sp. 418-smzA; в - Herbaspirillum frisingense B416-smzA

Заключение

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таким образом, исследована экспрессия генов катаболизма симазина бактерии Herbaspirillum huttiense B601 в клетках E. coli. Продемонстрирована конститутивная экспрессия гена симазинхлоргидролазы с собственного промотора в клетках гетерологичных хозяев. На основе хозяйственно-ценных бактерий скон-

струированы in vitro рекомбинантные штаммы-деструкторы симазина Burkholderia sp. 418-smzA и Herbaspirillum frisingense B416-smzA. Придание указанным штаммам способности дехлорировать симазин расширяет спектр их полезных качеств, что дает возможность применять их и на загрязненных симм-триазинами почвах.

Список использованных источников

1. Коляда, Т.И. Токсическое последействие симазина и атразина на сельскохозяйственные культуры/ТИ. Коляда,Н.И. Туренков,И.А. Добровольская // Почвоведение и агрохимия: сб. науч. трудов. - Вып. 25. - Минск: Ураджай, 1989. - C. 122-127.

2. Field-scale remediation of atrazine contaminated soil using recombinant Escherichia coli expressing atrazine chlorohydrolase / L.S. Strong [et al.] // Environ. Microbiol. - 1999. - № 2 -P. 91-98.

3. Бажанов, Д.П. Плазмидная локализация генов деградации хлорированных симм-триазинов / Д.П. Бажанов, К.И. Забенькова // Тез. межд. симп. «Молекулярные механизмы генетических процессов и биотехнология» (18-21 ноября 2001 г., г. Москва; 22-24 ноября 2001 г., г. Минск). - Минск, 2001. - С. 11-13.

4. De Souza, M.L. The atzABC genes encoding atrazine catabolism are located on a self-transmissible plasmid in Pseudomonas sp. strain ADP / M L. de Souza, L P. Wackett, M.J. Sa-dowsky // Appl. Environm. Microbiol. - 1998. -V. 64. - P. 2323-2326.

5. The atrazine catabolizm genes atzABC are widespread and highly concerved / M.L. de Souza [et al] // J. Bacteriol. - 1998. - V. 180. -P. 1951-1954.

6. Бажанов, Д.П. Плазмиды ризосферной бактерии В601, утилизирующей симазин / Д.П. Бажанов, К.И. Забенькова // Генетика и селекция в XXI веке: мат. VIII съезда генетиков и селекционеров Республики Беларусь. Минск, 23-25 июля 2002 г. - Минск, 2002. -С. 239.

7. Бажанов, Д.П. Мобилизация генов деградации симазина плазмидой pSa / Д.П. Бажанов, К.К. Яцевич // Цитология и генетика. -2007, № 1. - С. 16-22.

8. Яцевич, К.К. Перенос способности утилизировать симазин в грамотрицательные

бактерии при конъюгации. / К.К. Яцевич, Д.П. Бажанов // Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии: мат. межд. конф. (26-28 мая 2004 г., Минск) - г. Минск, 2004. - С. 176-177.

9. Яцевич, К.К. Сравнительная характеристика генов катаболизма симазина ризосферной бактерии Herbaspirillum sp. B601 / К.К. Яцевич, Д.Г. Ярмолинский, Д.П. Бажанов // Весц НАН Беларуси Сер бiял. навук. - 2006, № 5. - С. 238-244.

10. Schneider, K. Promotor-probe vectors for the analysis of divergently arranged promoters / K. Schneider, C.F. Beck // Gene. - 1986. -Vol. 42. - P. 37-48.

11. Alting-Mees, M.A. pBluescript II: gene mapping vectors / M.A. Alting-Mees, J.M. Short // Nucl. Acids Res. - 1989. - V. 17 - P. 9494.

12. Mini-Tn5 transposon derivatives for insertion mutagenesis, promoter probing, and chromosomal insertion of cloned DNA in gramnegative eubacteria / V. Lorenzo [et al.] // J. Bacteriol. - 1990. - V. 172. - P. 6568-6572.

13. Бажанов, Д.П. Филогенетическая идентификация трех штаммов ризосферных бактерий на основании анализа нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК и генетического типирования / Д.П. Бажанов, К.К. Яцевич, А.А. Бажанова // Микробиология. 2010. - Т. 79. № 3. - С. 394-404.

14. Birnboim, H.L. A rapid alkaline extraction procedure for screening of recombinant plasmid DNA / H.L. Birnboim, J. Doly // Nucl. Acids. Res. - 1979. - Vol. 7. - P. 1513-1523.

15. Sambrook, J. Molecular cloning: a laboratory manual. 2nd ed. / J. Sambrook, E. Fritsch, T. Maniatis / Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Publications, NY - 1989. - 468 p.

16. Бажанов, Д.П. Экспрессия гена nifA Klebsiella pneumoniae в диазотрофных ризо-бактериях / Д.П. Бажанов, Н.А. Троицкий // Генетика - 1992. - T. 28, № 10. - С. 40-47.

Дата поступления статьи 26 июня 2013 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.